DE3244962C1

DE3244962C1 - Process and device for waste water purification

Info

Publication number: DE3244962C1
Application number: DE19823244962
Authority: DE
Inventors: Dietmar 5000 Köln Wettengl
Original assignee: Buckau Walther Ag 4048 Grevenbroich; Krupp Industrietechnik Werk Buckau Wolf
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1982-12-04
Filing date: 1982-12-04
Publication date: 1984-05-10

Abstract

A process is described for the purification of waste water (effluent) by oxidation of the waste water constituents using oxygen-containing gases or oxygen in the presence of solid catalyst particles at atmospheric pressure and ambient temperature in one or more reaction steps. The waste water is fed to the front wall in the vicinity of a side wall, conducted via a transverse guiding wall in a cylindrical manner to the facing side wall and withdrawn there via a rising chamber.

Description

Es ist eine Beckenform eingesetzt worden, die als Doppelbecken bezeichnet, aus zwei spiegelbildlich gegeneinander versetzten Becken besteht, wobei die Mittelwand keine Einlauf- und Auslaufeinrichtungen erhielt. Das Wasser strömt oben über diese Mittelwand. In Hauptströmungsrichtung, im Bereich der Mittelwand, ist auf beiden Seiten von unten nach oben eine Umlenkung angeordnet, die die Ausbildung einer horizontalen Kreisströmung begünstigen soll. A basin shape has been used, which is referred to as a double basin, consists of two mirror-inverted basins offset from one another, with the central wall received no inlet and outlet facilities. The water flows over this at the top Middle wall. In Main flow direction, in the area of the central wall, a deflection is arranged on both sides from bottom to top, which the training to favor a horizontal circular flow.

Nachteilig bei diesen bisher eingesetzten Beckenformen ist neben der Begrenzung der Beckenbreite die Tatsache, daß Kontaktmasse, die z. B. bei einer Beckenüberlastung in Wasserfließrichtung über die Mittelwand gelalngt, nicht wieder entgegen der Fließrichtung zurückgeführt wird. Bei unterschiedlicher Luftverteilung wird dazu Kontaktmasse in Richtung des geringen Luftaustrittes gefördert, was zu erheblichen Unregelmäßigkeiten führt. Die Kontaktmasse lagert sich vollkommen ungeordnet in den Becken ab und geht für das Wirbelbett verloren bzw. verhindert an den Ablagerungsstellen den Luftaustritt. The disadvantage of these pool shapes used so far is next the limitation of the pool width the fact that contact mass, the z. B. at a Overloading the pool in the direction of water flow over the central wall, not again is returned against the direction of flow. With different air distribution is promoted to contact mass in the direction of the low air outlet, what to leads to significant irregularities. The contact mass is completely disordered in the basin and is lost for the fluidized bed or prevented at the deposition sites the air outlet.

Mit mechanischen Einrichtungen wie Greifer oder Spezialpumpen wäre der Rücktransport der Kontaktmasse zwar möglich, doch sind diese Maßnahmen umständlich, konstenaufwendig und oft nicht praktikabel. With mechanical devices such as grippers or special pumps the return transport of the contact mass is possible, but these measures are cumbersome, expensive and often impractical.

Um die genannten Mängel zu vermeiden, wurden auch schon Becken eingesetzt, bei denen eine Pfropfenströmung erzeugt wurde. Dieses hatte aber zur Folge, daß das Kontaktmaterial gänzlich einseitig abgelagert wurde und selbst noch den Ablauf verstopfte.In order to avoid the defects mentioned, pools have also been used, where plug flow was created. But this had the consequence that the contact material was deposited entirely on one side and even the process constipated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verweilzeit der einzelnen Wasserteilchen zu vergleichmäßigen und damit zu optimieren, einen Kurzschluß des Wasserstromes zwischen Zugabe und Aufgabe zu verhindern, um damit gleichzeitig die Ausbildung einer gleichmäßigen Wasserwalze sicherzustellen, und ferner eine ungleichmäßige Verteilung und unkontrollierte Wanderung der Katalysatorteilchen zu verhindern. The invention is based on the object, the residence time of the individual To equalize and thus optimize water particles, a short circuit of the To prevent the flow of water between the addition and the task, so that the Ensure formation of a uniform water roll, and also an uneven one To prevent distribution and uncontrolled migration of the catalyst particles.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abwasser im Bereich einer Seitenwand zugeführt, sodann in einer Querströmung um eine etwa mittig in der Reak tionsstufe angeordneten Leitwand zur gegenüberliegenden Seitenwand in einen seitlichen Steigkanal und von dort in die nächste Reaktionsstufe oder einer Weiterverarbeitungsstufe geführt wird, und daß die sauerstoffhaltigen Gase bzw. der Sauerstoff einseitig zur Leitwand in die Reaktionsstufe eingeleitet wird. This object is achieved in that the wastewater in the area of a Sidewall fed, then in a cross flow around an approximately center in the Reak tion stage arranged guide wall to the opposite side wall in a lateral Riser channel and from there to the next reaction stage or a further processing stage is performed, and that the oxygen-containing gases or the oxygen on one side is introduced to the baffle in the reaction stage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das zugeführte Abwasser bis etwa in den mittleren Querschnittsbereich der Reaktionsstufe zwangsgeführt. In a further embodiment of the invention, the wastewater supplied is Forcibly guided up to approximately the middle cross-sectional area of the reaction stage.

Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die aus einem (oder mehreren) rechteckigen nach oben geöffneten und nach unten trichterförmig gebildeten Reaktionsbecken besteht, das eine querverlaufende Leitwand aufweist, die mit Abstand oberhalb des Bodens beginnt, unterhalb eines oberen Flüssigkeitsspiegels endet und daß unterhalb der Leitwand eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist Die erfinderische Vorrichtung besteht darin, daß die Leitwand etwa in der Mitte des Querschnittes des Reaktionsbeckens angeordnet und von einer Seitenwand des Beckens bis zu einer gegenüberliegenden einen Steigkanal bildenden Trennwand verläuft, wobei die Trennwand unterhalb der Leitwand eine Übertrittsöffnung aufweist, daß der für das Abwasser einlaufseitigen Stirnwand im Bereich der dem Steigkanal gegenüberliegen. The invention relates to an apparatus for carrying out the method consisting of one (or more) rectangular open upwards and downwards There is a funnel-shaped reaction basin, which has a transverse baffle has, which begins at a distance above the bottom, below an upper liquid level ends and that a ventilation device is provided below the baffle inventive device is that the baffle approximately in the middle of the Cross section of the reaction basin and arranged from a side wall of the basin extends up to an opposite partition forming a riser duct, wherein the partition below the baffle has an overflow opening that the for the waste water inlet-side end wall in the area opposite the riser channel.

den Seitenwand ein Abwassereinlaufrohr zugeordnet ist, das mit seiner Ausflußöffnung bis etwa in halber Höhe an die Leitwand herangeführt ist, daß die Stirnwand im unteren Teil trichterförmig an den geraden Boden herangeführt ist, der eine zur Leitwand einseitige Luftkammer mit nach oben perforiertem Deckel bildet, und daß der Steigkanal im oberen Bereich eine Aus- trittsöffnung aufweist.the side wall is assigned a sewage inlet pipe with his Outflow opening is brought up to about half the height of the baffle that the The front wall in the lower part is brought up to the straight floor in a funnel shape, which forms an air chamber on one side of the guide wall with a cover perforated at the top, and that the riser channel in the upper area has an outlet Has access opening.

Mit dieser Maßnahme wird das Wasser-Kontaktmasse-Lufl-Gemisch vom Boden zur Wasseroberfläche und zurück walzenförmig geführt. Erfindungsgemäß bildet sich eine unabhängig definierte Walze mit maximalem Anteil an Katalysatorteilchen sowie eine optimale Verteilung des Lufl-Wasser-Katalysator-Gemisches und eine definierte Verweilzeit der einzelnen Wasserteilehen aus. Damit können sich in der Reaktionskammcr keine toten Zonen und damit keine Ablagerungen an K.'italysatorteilchen bilden. With this measure, the water-contact mass-air mixture from Soil led to the surface of the water and back in the shape of a cylinder. Forms according to the invention an independently defined roller with a maximum proportion of catalyst particles as well as an optimal distribution of the air-water-catalyst mixture and a defined one Residence time of the individual water parts. This means that in the reaction chamber no dead zones and therefore no deposits on the analyzer particles.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist jede Reaktionsstufe in sich selbst geschlossen, so daß sich in jeder Stufe nur eine Walze ausbildet. Sie ist in Längs- und Querrichtung zwangsgeführt. Dies verhindert, daß das Walzen-Luft-Wasser-System einseitig zusammenbricht. Die Katalysatorteilchen lagern sich nicht in strömungsungünstigen Bereichen als sogenannter »toter Hund« ab. Auf Grund der Zwangsführung werden Teilströme und Kurzschlußströme verhindert, so daß auch strömungsschwache Zonen vermieden werden. Die einseitige Schräge des Bodens des Reaktionsbeckens bewirkt ein Nachrutschen der Katalysatorteilchen zum Bereich der Belüftungselemente auch ohne Unterstützung der Wasserströmung. Due to the measures according to the invention, each reaction stage is closed in itself, so that only one roller is formed in each stage. It is positively driven in the longitudinal and transverse directions. This prevents the roller-air-water system collapses unilaterally. The catalyst particles are not stored in areas that are unfavorable to the flow Areas as a so-called »dead dog«. Due to the forced operation, partial flows are and short-circuit currents are prevented, so that areas with weak flow are also avoided. The one-sided slope of the bottom of the reaction tank causes it to slide of the catalyst particles to the area of the ventilation elements even without support the flow of water.

Die Wasserzugabe in den einzelnen Reaktionsstufen erfolgt vorzugsweise im Zentrum der Walze, also im Bereich der kleinsten Geschwindigkeiten bzw. kleinsten Zentrifugal beschleunigung. Damit ist eine definierte Verweilzeit der einzelnen Wasserteilchen gegeben. The addition of water in the individual reaction stages is preferably carried out in the center of the roller, i.e. in the area of the lowest speeds or lowest Centrifugal acceleration. So there is a defined dwell time for each Given water particles.

Für ein einwandfreies Zuführen des Abwassers ist dem Einlaufrohr eine Einlaufkammer zugeordnet, deren Boden in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt und an den das Einlaufrohr befestigt ist. Damit kann die Unterkante der Austrittsöffnung im Steigkanal in Höhe des Wasserspiegels liegen und einen Wasserspiegel bilden. The inlet pipe is essential for the proper supply of waste water associated with an inlet chamber, the bottom of which is at the level of the liquid level and to which the inlet pipe is attached. This allows the lower edge of the outlet opening lie in the riser at the height of the water level and form a water level.

Um ein Wandern der Kontaktmasse zu verhindern, kann die untere Übertrittsöffnung der Trennwand mit einem Siebblech abgedeckt sein. In order to prevent the contact material from migrating, the lower transfer opening the partition must be covered with a sieve plate.

Bei Anordnung mehrerer Reaktionsbecken können die nachfolgenden Becken gegenüber den vorhergehenden Becken tiefer angeordnet sein, wobei die Austrittsöffnung des Steigkanals gleichzeitig Einlauf für die nachfolgende Einlaufkammer ist. Die hintere Stirnwand bildet gleichzeitig Teile der vorderen Stirnwand des nachfolgenden Reaktionsbeckens. If several reaction basins are arranged, the following basins be arranged lower than the preceding basin, the outlet opening of the riser channel is also the inlet for the following inlet chamber. the rear end wall simultaneously forms parts of the front end wall of the following Reaction basin.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt gemäß Linie C-D in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie E-Fin F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt gemäß Linie A-B in F i g. 1. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows F i g. 1 shows a cross section according to line C-D in FIG. 2, fig. 2 shows a cross section along the line E-Fin F i g. 1, Fig. 3 shows a cross section according to line A-B in FIG. 1.

Im Ausführungsbeispiel sind zwei Reaktionsbecken 1 und 1a dargestellt. Zunächst wird das Reaktionsbecken 1 beschrieben. Es besteht aus den beiden Stirnwänden 2 und 3 und den Seitenwänden 4 und 5. Nach oben hin ist das Becken offen und nach unten durch einen Boden 10 abgeschlossen. Das Becken 1 ist nach unten hin durch eine Beckenneigung 27 eingezogen, die einerseits mit der Stirnwand 2 und andererseits mit dem Boden 10 verbunden ist. Mit geringem Abstand ist oberhalb des Bodens 10 ein perforierter Deckel 11 vorgesehen, durch den eine Luftkammer 20 gebildet wird. An diese Luftkammer sind eine oder mehrere Luftleitungen 26 angeschlossen, die über einen Ventilator 25 mit der Behandlungsluft gespeist werden. Im Bereich der Seitenwand 5 ist mit Abstand eine Trennwand 6 (F i g. 2) vorgesehen, die von der Stirnwand 2 bis zur Stirnwand 3 reicht und nach unten auf dem Boden 10 aufliegt. Hierdurch wird ein Steigkanal 21 geschaffen. Oberhalb des Deckels 11 ist in der Trennwand 6 eine Übertrittsöffnung 12 (F i g. 3) vorgesehen, die mit einem Siebblech 13 abgedeckt ist und bis zur Unterkante 9 einer Leitwand 7 reicht. Diese Leitwand erstreckt sich von der Trennwand 6 bis zur Seitenwand 4. Die Oberkante 8 der Leitwand 7 endet unter einem Flüssigkeitsspiegel 22. Im Bereich der Stirnwand 4 ist eine Einlaßkammer 14 vorgesehen, an deren Boden 31 mit Einflußöffnung 16 ein Einlaufrohr 15 angeschlossen ist. Dieses Rohr ist so geführt, daß seine Ausflußöffnung 17 etwa in halber Höhe vor der Leitwand 7 endet Die Anordnung der Ausflußöffnung 17 mit der Leitwand 7 bewirkt auf der einen Seite der Leitwand eine Abwärtsströmung und in Verbindung mit der übrigen Konstruktion des Reaktionsbeckens auf der anderen Seite der Leitwand 7 eine Aufwärtsströmung. Hierdurch bildet sich eine Wasser-Kontakt-Luftwalze aus, die eine Verwirbelung des Inhaltes der Reaktionskammer 30 bewirkt. Die Leitwand 7 trennt somit die Reaktionskammer 30 in eine Umwälzkammer 18 und eine Umwälzkammer 19. In the exemplary embodiment, two reaction basins 1 and 1a are shown. First, the reaction tank 1 will be described. It consists of the two end walls 2 and 3 and the side walls 4 and 5. At the top, the basin is open and gradually closed at the bottom by a floor 10. The basin 1 is through to the bottom a pelvic slope 27 drawn in, on the one hand with the end wall 2 and on the other hand is connected to the floor 10. At a small distance is above the floor 10 a perforated cover 11 is provided through which an air chamber 20 is formed. One or more air lines 26 are connected to this air chamber, which via a fan 25 can be fed with the treatment air. In the area of the side wall 5, a partition wall 6 (FIG. 2) is provided at a distance from the end wall 2 extends to the front wall 3 and rests down on the floor 10. This creates a riser channel 21. Above the lid 11 is in the Partition wall 6 is provided with an overflow opening 12 (FIG. 3), which is connected to a sieve plate 13 is covered and extends to the lower edge 9 of a guide wall 7. This guide wall extends from the partition 6 to the side wall 4. The upper edge 8 of the guide wall 7 ends below a liquid level 22. In the area of the end wall 4 is a Inlet chamber 14 is provided, at the bottom 31 with inlet opening 16 an inlet pipe 15 is connected. This tube is guided so that its outlet opening 17 is approximately The arrangement of the outflow opening 17 ends at half the height in front of the guide wall 7 the baffle 7 causes a downward flow on one side of the baffle and in connection with the rest of the construction of the reaction tank on the other Side of the baffle 7 an upward flow. This creates a water-contact-air roll which causes the contents of the reaction chamber 30 to be swirled. The guide wall 7 thus separates the reaction chamber 30 into a circulation chamber 18 and a circulation chamber 19th

Es ist denkbar, die Walzen richtung umzukehren. In diesem Falle müßte die Ausflußöffnung 17 hinter die Leitwand 7 verlegt werden und die Schräge 27 von der Stirnwand 2 in den Bereich der Stirnwand 3 versetzt werden. Diese Ausführungsform gehört mit zum Wesen der Erfindung. It is conceivable to reverse the direction of the rollers. In this case it would have to the outflow opening 17 are relocated behind the baffle 7 and the slope 27 of the end wall 2 can be moved into the area of the end wall 3. This embodiment belongs to the essence of the invention.

Die Einlaßkammer 14 ist mit einem Abwassereinlauf 28 ausgerüstet, durch den sich ein Wasserspiegel 24 innerhalb der Einlaßkammer 14 bildet Bei mehreren Reaktionskammern schließen sich diese jeweils an die vorderen in der Weise an, daß die vordere Stirnwand 2 an die hintere Stirnwand 3 anschließt. Im Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Stirnwand 3 des Reaktionsbeckens 1 gleichzeitig Stirnwand 2a des Reaktionsbeckens 1a. Das Reaktionsbecken la ist gegenüber dem Becken 1 tiefer gelegt, so daß die Einlaßkammer 14a im Bereich der Austrittsöffnung 29 liegt, wobei die Unterkante 32 der Austrittsöffnung 29 dem Wasserspiegel 24a dieser Einlaufkammer bildet. Im übrigen ist das Reaktionsbecken 1a genauso ausgeführt wie das Bekken 1. Alle entsprechenden Bezugszeichen sind mit einem Index a ergänzt. The inlet chamber 14 is equipped with a waste water inlet 28, through which a water level 24 is formed within the inlet chamber 14 Reaction chambers adjoin these in each case to the front in such a way that the front end wall 2 adjoins the rear end wall 3. In the exemplary embodiment is part of the end wall 3 of the reaction tank 1 at the same time end wall 2a of the Reaction tank 1a. The reaction basin la is lower than basin 1, so that the inlet chamber 14a lies in the region of the outlet opening 29, the Lower edge 32 of the outlet opening 29 the water level 24a of this inlet chamber forms. Otherwise, the reaction basin 1a is designed in exactly the same way as the basin 1. All corresponding reference symbols are supplemented with an index a.

Claims

Claims: 1. Process for purifying waste water for oxidation the waste water constituents with oxygen-containing gases or oxygen in the presence solid catalyst particles at normal pressure and ambient temperature in an or several reaction stages, to which the wastewater is fed to an end wall and after multiple circulation is discharged at the other end wall, d u r c h g e - indicates that the wastewater is supplied in the area of a side wall, then in a cross flow around a guide wall arranged approximately in the middle of the reaction stage to the opposite side wall into a lateral riser channel and from there into the next reaction stage or a further processing stage is carried out and that the oxygen-containing gases or the oxygen on one side to the baffle in the Reaction stage is initiated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supplied Waste water forcibly guided up to approximately the middle cross-sectional area of the reaction stage will.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 consisting of one (or more) rectangular ones that are open at the top and funnel-shaped at the bottom formed reaction basin, which has a transverse baffle, which with Distance above the floor begins, below an upper liquid level ends and that a ventilation device is provided below the baffle, characterized in that the guide wall (7) approximately in the middle of the cross section of the reaction basin (1) and arranged from a side wall (4) of the basin up runs to an opposite partition (6) forming a riser (-21), wherein the partition (6) has an overflow opening (12) below the guide wall (7), that the front wall (2) on the inlet side for the waste water in the area of the riser (21: opposite side wall (5) is assigned a sewage inlet pipe (15) which with its outlet opening (17) brought up to about half the height of the guide wall (7) is that the end wall (1) in the lower part (27) funnel-shaped to the straight bottom (10) is introduced. one to the baffle (7: one-sided air chamber (20) with upwardly perforated cover (11) forms, and that the riser channel (21) in the upper Area has an outlet opening (29).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the inlet pipe (15) an inlet chamber (14) is assigned, the bottom (31) of which is at the level of the liquid level (22) and to which the inlet pipe (15) is attached.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the lower edge (32) of the outlet opening (29) in the riser (21) at the level of the water level (22) and thus forms a water level (24au.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the The lower transfer opening (12) of the partition (6) is covered with a sieve plate (1 #) is.

7. Apparatus according to claim 3, characterized in that the Arrangement of several reaction basins (1, 1.?) The following basins (ta) opposite the preceding basin (1) are arranged lower, the outlet opening (29) of the riser channel (21) at the same time inlet for the subsequent inlet chamber (14a) is.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the rear End wall (3) at the same time parts of the front end wall (2a) of the subsequent reaction basin (1 a) forms.

The invention relates to a method and a device for cleaning of wastewater through oxidation of the wastewater constituents with oxygen-containing gases or oxygen in the presence of solid catalyst particles at normal pressure and ambient temperature in one or more reaction stages, to which the wastewater is fed to an end wall and is discharged after repeated circulation at the other end wall.

DE-PS 20 50 874 discloses a method for purifying waste water known, those with emulsified and dissolved oxidizable organic and inorganic Substances are contaminated. In this known method, the to be cleaned Waste water in the presence of an activated carbon or ion exchange catalyst with air mixed, and the oxidizable substances contained in the sewage are through a catalyzed oxidation reaction at normal pressure and ambient temperature, ie at approx. 1 bar and approx.

5-50 "C. This cleaning process is carried out in one with the Catalyst-filled reaction chamber carried out, at the bottom of which ventilation nozzles are arranged through which oxygen-containing gases are introduced into the wastewater. Wastewater and purified wastewater are continuously fed to the reaction chamber taken. The catalyst particles are caused by the flow of sewage and the Air held in suspension and swirled so that the reactants constantly a sufficiently large catalyst surface is offered. It has also been suggested to equip the reaction chamber with a stirrer or a circulation pump in order to accelerate the catalyzed oxidation reaction.

The known reaction chamber has the disadvantage that it is necessary to maintain of the catalyst fluidized bed requires larger amounts of energy, which is due to the air flow must be introduced. Approx.

5 m3 of air per m3 of ventilation space is required. In addition, the vigorous air flow always removes a certain part of the catalyst in an undesirable manner grated. By using agitators, the required amount of air could to maintain the catalyst fluidized bed, but not the catalyst attrition be reduced. Also the pumping of the Ka catalyst-wastewater mixture for the purpose the creation of a fluidized bed has not proven successful, since the catalyst abrasion is too great is. In addition, the amount of energy required by the agitators and pumps is greater than the amount of energy. those with the reduction of the air volume through the use of Agitators and pumps are saved.